【摘 要】磁共振成像在医学影像诊断中占有举足轻重的位置，心脏磁共振成像是磁共振成像技术在临床疾病检查中的一个重要应用。然而由于成像时间较长，磁共振成像技术在心脏临床检查中所应发挥的作用受到了限制。随着研究的深入，许多基于k空间数据共享和欠采样的快速磁共振成像方法被提出，本文将在描述k空间填充方式的基础上，对这些快速成像技术进行综述。
　　【关键词】心脏磁共振成像；并行成像；K空间；动态成像；稀疏成像
　　世界卫生组织统计数据表明心血管病是造成人类死亡的最主要原因，也是危害我国人民健康的“头号杀手”。近年来，我国心血管病的死亡人数仍呈上升趋势，每年有 300 多万人死于心血管病（平均每 10 秒钟就有一人死亡），占疾病死亡原因构成比的 35%。同时，我国心血管病的潜在高危人群庞大，心血管病患人数至少2.3亿，高血压患者2亿，心肌梗死患者200万，心力衰竭患者420万，风心病患者250万，先心病患者200万，每10个成年人中就有2人患心血管病，且这一人群的规模还在不断扩大。心血管病已成为日益迫切的重大社会公共问题，其已影响到人民健康素质的全面提高和国民经济的高速发展，因此正确而及时的检查诊断至关重要。
　　随着医学成像技术的不断发展，磁共振成像在医学影像诊断中已经占有举足轻重的位置。磁共振成像（MRI）开始于20世纪80年代，并逐渐发展成为一种新型的影像诊断技术，其主要利用磁场和无线电波来进行工作，检查过程中对人体没有损伤，安全方便，极大地推动了临床医学诊断技术的发展。心脏磁共振成像是磁共振成像技术在临床疾病检查中的一个重要应用，它不仅能获得心脏的形态信息，而且还能获得心脏的功能信息，是心脏疾病检查的重要手段。但这种技术也有局限性，其中之一就是成像时间较长。若想得到清晰的图像用于诊断，“你一定要保持不动”。在心脏磁共振成像临床检查中，由于被检者心脏跳动、呼吸运动、血液流动以及身体的不经意移动，都可能使影像模糊，甚至导致检查的失败。为了减少运动对成像造成干扰，人们基于心脏和呼吸运动为准周期性运动的特点，同步采集磁共振信号，从而重建出无伪影的心脏磁共振图像。但是，这种方法对于心率不齐患者而言，由于心脏跳动不规律的变化很容易产生运动伪影（影像模糊，对比度失真），这在一定程度上限制了磁共振成像技术在心脏临床检查中所应发挥的作用。
　　如果能快速采集成像数据，在数据采集窗内心脏来不及发生运动变化，就可以减少甚至完全避免运动伪影的产生，因此如何实现心脏磁共振成像数据的快速采集是磁共振成像技术在心脏疾病检查中得到进一步应用的关键。自磁共振成像技术诞生以来，研究人员已经提出了各种各样的快速磁共振成像方法，从总体上看，这些成像方法可以分为三大类：一是基于磁共振成像数据的扫描方式（成像序列）；二是基于系统硬件的多通道并行成像方法；三是基于信号处理的稀疏成像方法。这三大类成像方法在心脏磁共振成像中都得到了一定的应用，并促进了心脏磁共振临床检查技术的发展。本文以这三大类技术为线索，叙述快速心脏磁共振成像研究进展，并对其中涉及的一些关键技术和方法进行简单介绍。
　　首先，我们来了解一下磁共振的成像速度为什么比较慢。这里涉及到磁共振成像的一个基本概念——K空间。K空间也就是磁共振信号所在的空间，每一幅磁共振图像都有其相应的K空间数据点阵，只有当K空间数据点阵被采样数据填满后才能得到成像所需的所有信息。对K空间数据进行转换，就能将采集数据中所包含的空间编码信息进行解码，从而得到临床诊断所需要的磁共振图像，如图一所示。
　　图一：二维K空间实例
　　从图一中还可以看出，磁共振成像的采样时间与采样周期（TR）、K空间数据点阵等因素紧密相关。简单来说，数据采集时间=TR（时间）× Ny（K空间数据点阵填充步数）。如果TR越长，填充K空间所需步数Ny越多，则数据采集时间越长，磁共振成像的速度也就越慢。因此，加速磁共振成像有两种方法：① 缩短TR时间； ② 减少相位编码次数Ny，或在一个TR周期内实现多次相位编码。，由于TR时间是调节图像对比度的重要参数，在一些情况下不能使用短的TR，因此研究人员主要基于第二种途径加快磁共振的成像速度。在早期的快速磁共振成像研究中，研究人员集中在成像序列的开发上，并成功开发出多种快速扫描成像序列，如回波平面成像、单激发快速自旋回波序列、螺旋采样轨迹成像序列等。这些快速成像序列都可以应用于心脏成像中，其中回波平面成像和单激发快速自旋回波序列因采样速度较快而在心脏成像中应用广泛。
　　最近十几年，许多研究者进行并行成像方面的研究以进一步提高磁共振成像的速度，取得了显著的效果。所谓并行采集就是多个接收线圈来同时接收激发信号。每个线圈都接收到部分K空间数据，然后利用线圈所处的位置不同，恢复出完整的磁共振图像。并行成像技术可以很方便地加载在已有的快速扫描序列上，迅速在心脏成像中得到应用。
　　在快速扫描序列和并行成像基础上，最近几年来，研究者从稀疏采样理论出发研究适合于心脏成像的快速磁共振成像方法。不同于以往的快速成像方法，基于稀疏采样的快速磁共振成像方法是从磁共振成像的基本原理、信号采集、图像重建等各个成像环节入手提出的一个全面提高成像速度的技术方案。所谓稀疏成像，我们也可从字面意思上窥出端倪，即填充K空间数字矩阵的点数是有限的、稀疏的，然后基于这些有限的数据点，恢复出完整的磁共振图像。在国家973项目的支持下，我们基于稀疏成像理论，在不降低图像空间分辨率的前提下大幅提高磁共振成像的速度。尤其是在心脏磁共振成像检查中，课题组实现了不需要心电门控和屏气的快速高时空分辨率动态心脏磁共振成像方法。与常规临床检查中需要使用心电门控和屏气的成像方法相比，该方法不仅有效地克服心率不齊和难以配合屏气等问题，且心脏成像质量可以与常规方法相媲美。
　　值得说明的是，为了加快磁共振成像的速度，人们还采取了一些其他的方法，如非对称采样、半傅里叶变换等技术，还有许多为满足诊断需要设计出的扫描序列，本文未从细节上描述，仅对快速成像的发展演变从总体上给出了一点肤浅的叙述。我们有理由相信，随着研究的深入，快速磁共振成像必将为心脏疾病的诊断提供有用的工具和方法，成为心血管疾病影像诊断的一把金钥匙。